Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ khoa học môi trường của tác giả Phạm Thanh Tuấn có tiêu đề "Cơ sở dự báo lượng nước thải phục vụ đánh giá tác động môi trường dự án đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng khu công nghiệp trong điều kiện Việt Nam", được bảo vệ năm 2018 tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Nguyễn Mạnh Khải và TS. Mai Thanh Dung. Công trình được triển khai với sự hỗ trợ của đề tài khoa học cấp Bộ Tài nguyên và Môi trường mã số TNMT.04.

Tính cấp thiết của đề tài bắt nguồn từ thực tiễn phát triển các khu công nghiệp (KCN) tại Việt Nam. Kể từ khi khu chế xuất (KCX) đầu tiên là Tân Thuận thành lập năm 1991, đến tháng 8 năm 2016 cả nước đã có 318 KCN được thành lập (trong đó 216 KCN đã đi vào hoạt động), đóng góp hơn 50% giá trị công nghiệp và 53% kim ngạch xuất khẩu. Tuy nhiên, vấn đề phát sinh và xử lý nước thải KCN đang đặt ra nhiều thách thức môi trường. Theo quy định pháp luật (Nghị định số 29/2008/NĐ-CP, Nghị định số 80/2014/NĐ-CP, Nghị định số 18/2015/NĐ-CP), nước thải KCN phải được xử lý 02 cấp (cục bộ tại nhà máy và tập trung tại trạm xử lý nước thải tập trung - XLNTTT). Công suất trạm XLNTTT dự báo trong báo cáo Đánh giá tác động môi trường (ĐTM) là căn cứ pháp lý bắt buộc chủ đầu tư hạ tầng phải thực hiện.

Khoảng trống nghiên cứu nảy sinh khi việc dự báo không chính xác dẫn đến hai hệ lụy: nếu dự báo thấp hơn thực tế sẽ làm quá tải công suất xử lý, gây ô nhiễm nguồn tiếp nhận; nếu dự báo cao hơn thực tế sẽ gây lãng phí vốn đầu tư và trạm xử lý không thể vận hành ổn định do thiếu lưu lượng nước thải đầu vào. Thực tế trong giai đoạn 2011–2016, nhiều KCN xây xong hệ thống XLNTTT nhưng không có đủ nước thải để vận hành. Nguyên nhân chủ yếu do phương pháp dự báo lượng nước thải áp dụng trong các báo cáo ĐTM hiện hành thiếu cơ sở thực nghiệm và chưa phản ánh đúng đặc thù đa ngành của KCN Việt Nam.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án gồm hai nội dung:

  1. Xác định hiệu quả của các phương pháp dự báo lượng nước thải đang được áp dụng trong các báo cáo ĐTM dự án xây dựng cơ sở hạ tầng KCN tại Việt Nam.
  2. Xác định cơ sở khoa học dự báo lượng nước thải KCN phục vụ công tác đánh giá tác động môi trường dự án đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng KCN phù hợp với điều kiện Việt Nam.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Các phương pháp dự báo lượng nước thải KCN áp dụng trong báo cáo ĐTM dự án đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng KCN tại Việt Nam.
  • Phạm vi không gian và thời gian: Phân tích số liệu phát sinh nước thải trên 195 KCN đã hoạt động có báo cáo ĐTM được phê duyệt trên cả nước; chọn lọc 114 KCN có tỷ lệ lấp đầy từ 80% trở lên để đánh giá sai số dự báo; nghiên cứu chi tiết chuỗi số liệu 05 năm (2012–2016) tại 11 KCN thuộc tỉnh Đồng Nai; tiến hành khảo sát, đo đạc cân bằng nước thực địa tại 02 KCN (KCN Long Thành và KCN Nhơn Trạch III Giai đoạn 2 thuộc tỉnh Đồng Nai); kiểm chứng mô hình tính toán tại 02 KCN (KCN VSIP II và KCN VSIP IIA thuộc tỉnh Bình Dương).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã điểm luận hệ thống các nghiên cứu trong nước và quốc tế liên quan đến phương pháp đánh giá nhanh và xác định hệ số phát sinh chất thải:

Các nghiên cứu quốc tế:

  • Tổ chức Y tế Thế giới (WHO, 1993) công bố tài liệu "Đánh giá nguồn gây ô nhiễm khí, nước và đất", đặt nền tảng cho phương pháp đánh giá nhanh dựa trên công thức $Tải\ lượng\ ô\ nhiễm = Quy\ mô\ hoạt\ động \times Hệ\ số\ ô\ nhiễm$.
  • Cục Bảo vệ Môi trường Liên bang Mỹ (US-EPA) ban hành các hướng dẫn phát thải chuyên ngành dựa trên kiểm tra tuân thủ môi trường và đưa ra hệ thống tiêu chí phân loại độ tin cậy của hệ số phát thải từ mức A đến mức E (US-EPA, 1995–2008).
  • Ủy ban Châu Âu (EC, 2007) thiết lập hệ số phát thải tiêu chuẩn cho 167 quá trình công nghiệp tại Châu Âu.
  • Ngân hàng Thế giới (WB, 2007) đưa ra hướng dẫn môi trường, sức khỏe và an toàn cho 54 lĩnh vực sản xuất và dịch vụ.
  • UNEP và Viện Công nghệ Á châu (AIT, 2013) xuất bản hướng dẫn kiểm kê phát thải.
  • Paul và Rechberger (2004) chuẩn hóa quy trình phân tích cân bằng vật chất (MFA).
  • Các mô hình cân bằng nước WEAP và Mike Basin được ứng dụng trong quản lý tài nguyên nước tại cửa sông Orbetello (Ý) và hồ Qinghai (Trung Quốc).

Các nghiên cứu tại Việt Nam:

  • Phương pháp cân bằng nước được áp dụng nghiên cứu lưu vực sông Hương (2006), sông Đồng Nai (2006), sông Lam (2008), sông Cái Phan Rang (2009).
  • Về định mức tiêu thụ nước và hệ số phát thải ngành: Dự án Seaqip/Seafish của Bộ Thủy sản (2003) và Chi cục BVMT TP.HCM (2011) xác định mức sử dụng nước ngành thủy sản (4,3–93,8 m³/tấn nguyên liệu; 25–267 m³/tấn thành phẩm); nghiên cứu sản xuất sạch hơn ngành giết mổ heo tại cơ sở Tân Phú Trung (2006) xác định hệ số phát thải 2,05–3,0 m³/tấn heo sống; Hợp phần Sản xuất sạch hơn (Chương trình hợp tác Việt Nam - Đan Mạch) và Trung tâm Sản xuất sạch Việt Nam nghiên cứu định mức ngành giấy và bột giấy (20–300 m³/tấn), dệt nhuộm (16–900 m³/tấn SP), sản xuất bia (0,4–3,5 m³/100 lít bia), thuộc da (30 m³/tấn da nguyên liệu), hoàn tất kim loại (10–20 lít/m² bề mặt), tấm lợp amiăng xi măng (9–40 lít/tấm); Trung tâm Công nghệ Môi trường TP.HCM (ENTEC, 2009, 2011) điều tra nguồn thải và hệ số phát sinh nước thải chế biến mủ cao su tại Đồng Nai (9,18–16,30 m³/tấn mủ).

Khoảng trống nghiên cứu được luận án giải quyết: Hầu hết các nghiên cứu trên thế giới xây dựng hệ số phát sinh nước thải dựa trên quy mô sản xuất (đơn vị nguyên liệu hoặc đơn vị sản phẩm) do các nhà máy tự xử lý nước thải riêng biệt. Tại Việt Nam, ở giai đoạn lập báo cáo ĐTM dự án đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng KCN, chủ đầu tư chỉ có thông tin về quy hoạch diện tích đất công nghiệp dành cho các nhóm ngành dự kiến thu hút đầu tư chứ chưa có số liệu về công suất sản phẩm của từng doanh nghiệp thứ cấp. Do đó, việc thiếu hụt bộ hệ số phát sinh nước thải chuẩn hóa theo diện tích (m³/ha.ngđ) và phương pháp dự báo tổng lượng nước thải cho toàn KCN là khoảng trống khoa học mà luận án tập trung xử lý.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án xây dựng trên các khung lý thuyết, quy chuẩn kỹ thuật và phương pháp toán thống kê:

Khung lý thuyết và cơ sở quy chuẩn:

  • Nguyên lý đánh giá nhanh nguồn ô nhiễm: $Tải\ lượng\ ô\ nhiễm = Quy\ mô\ hoạt\ động \times Hệ\ số\ ô\ nhiễm$.
  • Định luật bảo toàn khối lượng và phương pháp cân bằng vật chất: Dòng nước cấp vào = Dòng nước thải ra + Lượng nước ngấm/bay hơi/tổn thất + Lượng nước đi vào sản phẩm.
  • Các tiêu chuẩn, quy chuẩn xây dựng hiện hành liên quan đến tính toán nước cấp và nước thải:
    • TCXDVN 33:2006: Tiêu chuẩn thiết kế cấp nước, quy định cấp nước công nghiệp mức 45 m³/ha.ngđ (bia, rượu, thực phẩm, giấy, dệt) và 22 m³/ha.ngđ (ngành khác); nước sinh hoạt công nhân 25–45 lít/người/ca; tính toán lượng nước thải gián tiếp qua tỷ lệ 80% hoặc 100% nước cấp.
    • TCXDVN 7957:2008: Tiêu chuẩn thiết kế thoát nước bên ngoài, công thức tính lưu lượng trạm xử lý $Q = q \times F$ ($F$ là diện tích KCN phục vụ tính bằng ha; $q$ là tiêu chuẩn nước thải gồm 15–25 m³/ha.ngđ cho loại hình ít nước thải, 30–40 m³/ha.ngđ cho trung bình, 50–70 m³/ha.ngđ cho nhiều nước thải).
    • QCVN 07:2010/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia các công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị, quy định cấp nước cho KCN tập trung tối thiểu 40 m³/ha.ngđ cho tối thiểu 60% diện tích.
    • Nghị định số 80/2014/NĐ-CP: Quy định khối lượng nước thải tính bằng 100% nước cấp sạch đối với sinh hoạt và 80% đối với các loại nước thải khác sử dụng nước từ hệ thống cấp nước tập trung.
  • Hệ thống tiêu chí đánh giá độ tin cậy của hệ số phát thải theo US-EPA (chia làm 5 mức: Mức A - tốt nhất đến Mức E - thấp nhất).

Phương pháp nghiên cứu thực tế:

  • Phương pháp điều tra, khảo sát và phỏng vấn: Phát phiếu điều tra thông tin doanh nghiệp, thu thập hồ sơ ĐTM, số liệu nước cấp và nước thải đấu nối tại các ban quản lý KCN và đơn vị vận hành hạ tầng.
  • Phương pháp đo đạc thực địa: Sử dụng công thức Manning để đo lưu lượng dòng chảy không áp trong mạng lưới thoát nước thải tại từng nhà máy.
  • Phương pháp cân bằng nước: Thiết lập đường biên kiểm toán nước KCN, đo đạc và tính toán chi tiết lưu lượng nước cấp, nước sinh hoạt, nước sản xuất, lượng bốc hơi, lượng ngấm, nước theo sản phẩm và nước thải thu gom.
  • Phương pháp xử lý số liệu thống kê: Sử dụng phần mềm thống kê để tính đại lượng trung bình ($\bar{X}$), trung vị ($Med$), phương sai mẫu ($S^2$), độ lệch chuẩn ($S$). Đánh giá độ lệch giữa số liệu dự báo và thực tế bằng sai số bình phương trung bình quân phương (RMSE) và sai số bình phương trung bình (MSE): $$MSE = \frac{1}{N}\sum_{i=1}^{N}(O_i - F_i)^2$$ $$RMSE = \sqrt{\frac{1}{N}\sum_{i=1}^{N}(O_i - F_i)^2}$$ Trong đó $O_i$ là lượng nước thải thực tế, $F_i$ là lượng nước thải dự báo, $N$ là số kỳ quan sát. Phân tích tương quan hồi quy tuyến tính ($r$), phân tích thành phần chính (PCA) và phân cụm dữ liệu để nhóm các ngành nghề có đặc tính phát sinh nước thải tương đồng.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. KCN và nước thải KCN ở Việt Nam

Chương 1 tổng kết bức tranh tổng thể về KCN, quy định pháp lý và các tài liệu định mức phát thải hiện nay:

  • Thực trạng KCN Việt Nam: Đến tháng 8/2016 có 318 KCN thành lập, 216 KCN đi vào hoạt động (tổng diện tích 57,9 ngàn ha) và 97 KCN đang đền bù, xây dựng (26,1 ngàn ha). Tổng vốn FDI thu hút đạt 95 tỷ USD với 6.160 dự án. Phân bố KCN tập trung cao nhất tại vùng Đông Nam Bộ (105 KCN, chiếm 33%), Đồng bằng sông Hồng (79 KCN, chiếm 25%), Tây Nam Bộ (51 KCN, 16%), Miền Trung (15%), Trung du miền núi phía Bắc (8%) và Tây Nguyên (3%).
  • Hiện trạng thoát nước và xử lý nước thải: Trong 216 KCN hoạt động, có 189 KCN có trạm XLNTTT (đạt 87,5% số KCN hoạt động, 59% tổng số KCN thành lập) với tổng công suất xử lý đạt 720.000 m³/ngđ. Tồn tại sự chênh lệch lớn giữa công suất thiết kế và lượng thải thực tế tại nhiều nơi (KCN Cầu Nghìn phát sinh trên 1.000 m³/ngđ nhưng chưa có trạm XLNTTT; KCN An Hạ xây trạm 2.000 m³/ngđ nhưng thiếu nguồn thải; KCN Hòa Bình xây trạm nhưng thiếu mạng lưới thu gom).
  • Số liệu khảo sát tại KCN Đức Hòa 1 (Long An) vào tháng 5–7/2016 cho thấy lượng nước thải thu gom thực tế chỉ bằng 1/3 lượng nước cấp, xuất hiện nhiều biến động bất thường về tỷ lệ nước thải/nước cấp giữa các doanh nghiệp.
Nhóm ngành / Lĩnh vực sản xuất Chỉ tiêu định mức tiêu thụ nước / phát sinh nước thải Nguồn tài liệu
Dệt nhuộm - Vải cotton 80 – 240 m³/tấn sản phẩm VN - Đan Mạch (2003)
Dệt nhuộm - Vải cotton dệt thoi 70 – 180 m³/tấn sản phẩm VN - Đan Mạch (2003)
Dệt nhuộm - Len 100 – 250 m³/tấn sản phẩm VN - Đan Mạch (2003)
Dệt nhuộm - Vải polyacrylic 10 – 70 m³/tấn sản phẩm VN - Đan Mạch (2003)
Nhà máy bia - Nguyên liệu 0,13 m³/100 lít bia VN - Đan Mạch (2005)
Nhà máy bia - Vệ sinh 0,29 m³/100 lít bia VN - Đan Mạch (2005)
Nhà máy bia - Truyền nhiệt 0,07 m³/100 lít bia VN - Đan Mạch (2005)
Nhà máy bia - Khác 0,16 m³/100 lít bia VN - Đan Mạch (2005)
Nhà máy bia - Tổng cộng 0,65 m³/100 lít bia VN - Đan Mạch (2005)
Mạ kẽm quay 10 – 210 lít/m² bề mặt VN - Đan Mạch (2004)
Mạ kẽm treo 10 – 600 lít/m² bề mặt VN - Đan Mạch (2004)
Mạ niken quay 20 – 50 lít/m² bề mặt VN - Đan Mạch (2004)
Mạ crom cứng 20 lít/m² bề mặt VN - Đan Mạch (2004)
Mạ thiếc quay 50 lít/m² bề mặt VN - Đan Mạch (2004)
Cao su - NM Chế biến mủ Long Thành 9,18 m³/tấn mủ (Lưu lượng 450 m³/ngày, công suất 49 tấn/ngày) ENTEC (2009)
Cao su - NM Chế biến mủ Hàng Gòn 12,96 m³/tấn mủ (Lưu lượng 350 m³/ngày, công suất 27 tấn/ngày) ENTEC (2009)
Cao su - NM Chế biến mủ An Lộc 16,30 m³/tấn mủ (Lưu lượng 375 m³/ngày, công suất 23 tấn/ngày) ENTEC (2009)
Cao su - NM Chế biến mủ Bình Lộc 15,32 m³/tấn mủ (Lưu lượng 950 m³/ngày, công suất 62 tấn/ngày) ENTEC (2009)
  • Hạn chế của các tiêu chuẩn dự báo hiện hành: TCXDVN 33:2006 dự báo gián tiếp qua nước cấp dẫn đến "sai số kép" (sai số chọn định mức cấp nước và sai số tỷ lệ nước thải/nước cấp); TCXDVN 7957:2008 đưa ra khoảng biến thiên tiêu chuẩn nước thải quá rộng (15–70 m³/ha.ngđ, giá trị lớn nhất gấp 4,6 lần giá trị nhỏ nhất) nhưng không hướng dẫn phân loại ngành nghề cụ thể.

Chương 2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 trình bày quy trình triển khai thực nghiệm và cơ sở dữ liệu nghiên cứu:

  • Lựa chọn địa bàn nghiên cứu: Tỉnh Đồng Nai được chọn làm địa bàn trọng điểm do là trung tâm phát triển KCN lớn của vùng Đông Nam Bộ với hạ tầng thoát nước và quản lý dữ liệu hoàn chỉnh. Nghiên cứu tập trung thu thập số liệu vận hành liên tục 05 năm (2012–2016) của 11 KCN tại Đồng Nai.
  • Nghiên cứu điển hình tại 02 KCN: KCN Long Thành (quy mô 488 ha) và KCN Nhơn Trạch III Giai đoạn 2 (quy mô 107 ha) được chọn để đo đạc trực tiếp từng nhà máy, phục vụ thiết lập mô hình cân bằng nước chi tiết.
  • Quy trình đo đạc và tính toán cân bằng nước:
    • Xác định đường biên cân bằng nước: bao gồm toàn bộ các phân xưởng sản xuất, khu văn phòng, khu dịch vụ và trạm XLNTTT.
    • Đo lưu lượng nước thải phát sinh thực tế tại từng hố ga đấu nối của các nhà máy bằng công thức thủy lực Manning cho dòng chảy có mặt thoáng.
    • Kiểm toán các thành phần: Nước cấp đầu vào ($Q_{vào}$), nước đi vào sản phẩm ($Q_{sp}$), nước bốc hơi/rò rỉ ($Q_{bh}$), nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất thu gom ($Q_{ra}$).
  • Phương pháp thống kê và phân tích đa biến: Xây dựng cơ sở dữ liệu chuẩn tắc, loại trừ các giá trị đột biến; áp dụng phân tích hồi quy tương quan để tìm mối liên hệ giữa diện tích đất công nghiệp ($ha$) và lượng nước thải phát sinh ($m³/ngđ$); dùng phân tích thành phần chính (PCA) để gom cụm các nhóm ngành công nghiệp có mức độ phát sinh nước thải tương đồng.

Chương 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 3 trình bày các phát hiện thực nghiệm, tính toán sai số ĐTM, hệ số phát thải theo ngành và công thức dự báo:

  • Đánh giá sai số các phương pháp dự báo ĐTM hiện hành: Phân tích 114 KCN đã lấp đầy $\ge 80%$ trên cả nước cho thấy:
    • Nhóm KCN dự báo theo TCXDVN 7957:2008 có sai số RMSE lớn, tỷ lệ nước thải dự báo trên thực tế có độ phân tán cao.
    • Nhóm KCN dự báo theo TCXDVN 33:2006 (gián tiếp qua nước cấp) có RMSE cao do sai số tích lũy từ giả định tỷ lệ thu gom 80%.
    • Nhóm KCN không chỉ rõ căn cứ tính toán có độ lệch lớn nhất giữa thực tế và phê duyệt.
  • Kết quả phân tích cân bằng nước tại KCN Long Thành và Nhơn Trạch III Giai đoạn 2: Luận án đã tính toán chi tiết tỷ lệ nước thải/nước cấp và lượng nước thải phát sinh trên một đơn vị diện tích cho 13 nhóm ngành công nghiệp chính:
STT Nhóm ngành công nghiệp nghiên cứu Tỷ lệ nước thải / Nước cấp (%) Hệ số phát sinh nước thải theo diện tích (m³/ha.ngđ)
1 Hóa chất 55 – 70 25 – 35
2 Dược phẩm 60 – 75 20 – 30
3 Nhựa, cao su 40 – 60 15 – 25
4 Sản phẩm đồ gỗ 30 – 50 10 – 18
5 May mặc 70 – 85 18 – 28
6 Sản phẩm da giày 65 – 80 22 – 32
7 Dệt 75 – 85 45 – 65
8 Nhuộm 80 – 90 60 – 80
9 Cơ khí, chế tạo 35 – 50 10 – 20
10 Bao bì 45 – 60 12 – 22
11 Điện tử, vi mạch 50 – 70 15 – 25
12 Chế biến thực phẩm 70 – 85 40 – 60
13 Vật liệu xây dựng 30 – 45 8 – 15
  • Hệ số phát sinh nước thải từ chuỗi thống kê 11 KCN tỉnh Đồng Nai (2012–2016):
    • Xác định hệ số phát thải bình quân của toàn KCN đa ngành dao động trong khoảng 22–38 m³/ha.ngđ (tính trên diện tích đất công nghiệp cho thuê).
    • Phân tích tương quan hồi quy cho 06 ngành công nghiệp chủ lực, thiết lập phương trình tương quan giữa diện tích chiếm đất $S_i$ (ha) và lưu lượng thải $Q_i$ (m³/ngđ) với hệ số tương quan $r > 0,8$ (mối quan hệ tương quan chặt).
  • Phân cụm ngành và công thức dự báo lượng nước thải KCN: Dựa trên phân tích PCA và biểu đồ độ dốc, luận án phân cụm các ngành công nghiệp thành 3 nhóm phát thải chính:
    • Nhóm phát thải nhiều nước thải ($q_1 = 45 - 75\ m³/ha.ngđ$): Dệt, nhuộm, chế biến thực phẩm.
    • Nhóm phát thải trung bình ($q_2 = 20 - 35\ m³/ha.ngđ$): Hóa chất, dược phẩm, da giày, may mặc, điện tử.
    • Nhóm phát thải ít nước thải ($q_3 = 8 - 20\ m³/ha.ngđ$): Cơ khí, đồ gỗ, bao bì, vật liệu xây dựng, sản xuất nhựa.
  • Công thức dự báo tổng lượng nước thải KCN: $$Q_{KCN} = \sum_{i=1}^{n} (q_i \times S_i) + Q_{sh-hc}$$ Trong đó $S_i$ là diện tích đất công nghiệp phân bổ cho ngành thứ $i$ (ha), $q_i$ là hệ số phát sinh nước thải của ngành thứ $i$ (m³/ha.ngđ), và $Q_{sh-hc}$ là nước thải phát sinh từ khu hành chính, dịch vụ chung của KCN.
  • Kiểm chứng mô hình: Áp dụng công thức và bộ hệ số dự báo để tính toán thử nghiệm tại KCN VSIP II và KCN VSIP IIA (Bình Dương). Kết quả cho thấy lượng nước thải tính toán sai lệch dưới 12% so với lượng nước thải thực tế ghi nhận tại trạm XLNTTT, giảm đáng kể sai số so với phương pháp tính theo TCXDVN 33:2006 và TCXDVN 7957:2008.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án đạt được các kết quả khoa học và đóng góp mới sau:

Đóng góp về lý luận và khoa học:

  • Đã hệ thống hóa và phân tích định lượng sai số của các phương pháp ước tính, dự báo lượng nước thải KCN đang áp dụng trong các báo cáo ĐTM tại Việt Nam thông qua chỉ số thống kê sai số toàn phương trung bình quân phương (RMSE).
  • Làm sáng tỏ cơ chế cân bằng nước và phân bổ dòng thải trong KCN đa ngành trong điều kiện quản lý hạ tầng thoát nước 02 cấp tại Việt Nam.
  • Thiết lập phương pháp xác định hệ số phát sinh nước thải dựa trên diện tích đất công nghiệp theo ngành ($m³/ha.ngđ$), khắc phục nhược điểm của các phương pháp quốc tế vốn chỉ tính theo sản lượng sản phẩm.

Đóng góp về thực tiễn và quản lý:

  • Cung cấp bảng hệ số phát sinh nước thải thực nghiệm cho 13 ngành công nghiệp và 3 nhóm ngành phân cụm tại Việt Nam.
  • Đề xuất công thức tính toán dự báo lượng nước thải KCN phục vụ công tác lập báo cáo ĐTM dự án đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng KCN, giúp xác định đúng quy mô trạm XLNTTT, tiết kiệm chi phí đầu tư xây dựng, tối ưu hóa chi phí vận hành và hạn chế rủi ro ô nhiễm môi trường.
  • Cung cấp cơ sở khoa học để Bộ Tài nguyên và Môi trường, Bộ Xây dựng và cơ quan thẩm định ĐTM các cấp xem xét điều chỉnh, bổ sung các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về thoát nước và xử lý nước thải KCN.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án:

  • Số liệu đo đạc thực nghiệm cân bằng nước chi tiết mới được thực hiện tại 02 KCN (Long Thành, Nhơn Trạch III Giai đoạn 2) và chuỗi dữ liệu 5 năm tại 11 KCN cùng thuộc địa bàn tỉnh Đồng Nai, kiểm chứng tại Bình Dương. Đây là các KCN thuộc Vùng kinh tế trọng điểm phía Nam nên chưa bao quát hết điều kiện tự nhiên, khí hậu và tập quán vận hành KCN ở miền Bắc hay miền Trung.
  • Độ chính xác của dự báo phụ thuộc vào tính ổn định của quy hoạch phân khu chức năng KCN; nếu chủ đầu tư thay đổi cơ cấu ngành nghề thu hút đầu tư thứ cấp so với báo cáo ĐTM ban đầu thì kết quả dự báo sẽ phát sinh sai lệch.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Mở rộng điều tra, đo đạc cân bằng nước tại các KCN thuộc Vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ và Miền Trung để hoàn thiện bộ dữ liệu mang tính đại diện toàn quốc.
  • Tiếp tục nghiên cứu hệ số phát thải cho các mô hình KCN sinh thái, KCN chuyên ngành công nghệ cao và các ngành sản xuất mới phát sinh.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo trong nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn:

  • Đối với nhà nghiên cứu, giảng viên, nghiên cứu sinh, học viên cao học: Tham khảo phương pháp luận phân tích cân bằng nước (MFA), kỹ thuật đo đạc thủy lực mạng lưới thoát nước và các công cụ thống kê đa biến (PCA, phân tích tương quan hồi quy, RMSE) trong khoa học môi trường.
  • Đối với tổ chức tư vấn môi trường và chủ đầu tư hạ tầng KCN: Sử dụng trực tiếp bộ hệ số phát sinh nước thải theo ngành và công thức tính toán để xác định quy mô, phân kỳ công suất trạm XLNTTT trong báo cáo ĐTM và dự án đầu tư hạ tầng KCN.
  • Đối với cơ quan quản lý nhà nước (Bộ TN&MT, Sở TN&MT, Ban Quản lý KCN): Sử dụng làm tài liệu kỹ thuật phục vụ công tác thẩm định, phê duyệt báo cáo ĐTM và kiểm tra, thanh tra môi trường KCN.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao công suất trạm XLNTTT dự báo trong báo cáo ĐTM lại có tính pháp lý bắt buộc đối với chủ đầu tư KCN tại Việt Nam? Theo Luật Bảo vệ Môi trường và Nghị định số 18/2015/NĐ-CP, báo cáo ĐTM được cơ quan có thẩm quyền phê duyệt là căn cứ pháp lý để cấp phép đầu tư và quản lý môi trường. Chủ đầu tư KCN có nghĩa vụ hoàn thành các công trình bảo vệ môi trường, trong đó có trạm XLNTTT đúng công suất và quy chuẩn đã cam kết trong báo cáo ĐTM trước khi đưa dự án vào vận hành. Việc xây dựng sai lệch công suất đã phê duyệt là vi phạm pháp luật và bị xử phạt theo quy định.

2. Điểm hạn chế chính của việc áp dụng TCXDVN 33:2006 và TCXDVN 7957:2008 trong dự báo nước thải KCN là gì? TCXDVN 33:2006 là tiêu chuẩn cấp nước, việc tính toán nước thải phải thông qua hệ số tương quan (thường lấy 80% hoặc 100%), dẫn đến hiện tượng "sai số kép" giữa sai số dự báo nước cấp và sai số chọn tỷ lệ xả thải. TCXDVN 7957:2008 đưa ra công thức $Q = q \times F$ nhưng khoảng tiêu chuẩn nước thải $q$ quá rộng (15–70 m³/ha.ngđ) và không có tiêu chí phân loại cụ thể ngành nghề nào tương ứng với mức phát thải ít, trung bình hay nhiều.

3. Tại sao không thể sử dụng trực tiếp các hệ số phát thải của WHO hoặc US-EPA để dự báo nước thải KCN tại Việt Nam? Các hệ số của WHO và US-EPA được tính toán dựa trên đơn vị sản phẩm hoặc đơn vị nguyên liệu đầu vào (ví dụ: m³/tấn sản phẩm), đồng thời giả định doanh nghiệp tự xử lý nước thải. Ở giai đoạn lập báo cáo ĐTM cơ sở hạ tầng KCN tại Việt Nam, chủ đầu tư chỉ có thông tin về diện tích đất công nghiệp quy hoạch cho các ngành nghề chứ chưa có dữ liệu công suất hay công nghệ của các nhà máy thứ cấp. Do đó, cần bộ hệ số quy đổi theo diện tích (m³/ha.ngđ).

4. Luận án đã sử dụng phương pháp thống kê nào để đánh giá sai lệch giữa lượng nước thải dự báo và lượng nước thải thực tế? Luận án áp dụng phương pháp sai số toàn phương trung bình quân phương (RMSE) và sai số bình phương trung bình (MSE). RMSE đại diện cho độ lệch chuẩn của các sai số dự báo, biểu thị độ lớn trung bình của sai số và rất nhạy với các giá trị sai lệch lớn, qua đó cho phép so sánh độ chính xác giữa các phương pháp dự báo khác nhau.

5. Mô hình kiểm chứng tại KCN VSIP II và VSIP IIA cho kết quả như thế nào khi áp dụng công thức dự báo của luận án? Khi áp dụng công thức dự báo dựa trên hệ số phân cụm ngành nghề theo diện tích, kết quả lưu lượng nước thải tính toán tại KCN VSIP II và VSIP IIA có độ sai lệch dưới 12% so với số liệu đo đạc thực tế ghi nhận tại trạm xử lý nước thải tập trung, chứng minh độ tin cậy cao hơn so với việc tính toán theo các tiêu chuẩn xây dựng hiện hành.

Kết luận

Luận án của tác giả Phạm Thanh Tuấn đã giải quyết vấn đề khoa học và thực tiễn trong công tác dự báo lượng nước thải phục vụ ĐTM dự án cơ sở hạ tầng KCN tại Việt Nam. Bằng việc kết hợp phương pháp cân bằng nước chi tiết tại các KCN điển hình và xử lý thống kê chuỗi số liệu 5 năm tại 11 KCN tỉnh Đồng Nai, tác giả đã xây dựng thành công bộ hệ số phát sinh nước thải theo diện tích cho 13 ngành công nghiệp và 3 nhóm ngành chính. Kết quả nghiên cứu cung cấp công cụ tính toán có độ tin cậy cao, hỗ trợ tích cực cho công tác lập, thẩm định báo cáo ĐTM và tối ưu hóa đầu tư hệ thống xử lý nước thải KCN trong điều kiện Việt Nam.